DE2449052B2

DE2449052B2 - Probenahmegerät

Info

Publication number: DE2449052B2
Application number: DE2449052A
Authority: DE
Inventors: Robert John Rayleigh Essex Hendry (Grossbritannien)
Original assignee: CHEMLAB MANUFACTURING Ltd LONDON
Current assignee: CHEMLAB MANUFACTURING Ltd LONDON
Priority date: 1973-10-16
Filing date: 1974-10-15
Publication date: 1978-04-20
Also published as: DE2449052C3; GB1445389A; US3911749A; FR2325034B1; JPS5068179A; BE821111A; FR2325034A1; DE2449052A1; NL7413500A; IT1022930B

Description

Die Erfindung betrifft ein Probenahmegerät mit einem kleinkalibrigen Hohlrohr bzw. einer Kanüle zur Aufnahme der Proben, die am einen Ende mit Saugzug beaufschlagt ist und die mit ihrem anderen Ende abwechselnd in ein Probengefäß und in einen mit Wasser oder einem Reinigungsmittel gefüllten Waschbehälter, der einen Einlaß für die Waschflüssigkeit aufweist, eintaucht, um so abwechselnd die Proben und das Reinigungsmittel durch die Kanüle abzuführen.

Bei einem solchen Probenahmegerät wird ein Vermischen und eine gegenseitige Verunreinigung der Proben verhindert. Die einzelnen Proben werden einer Ί Analyse oder Untersuchungen, beispielsweise einer Prüfung mit Reagenzien und nachfolgender Kolorimetrie unterworfen, um die Ergebnisse der Untersuchungen zu ermitteln. In manchen Fällen werden die Resultate graphisch und kontinuierlich aufgezeichnet.

i<) Bei einem bekannten Probenahmegerät ist ein Mechanismus zur axialen Hin- und Herbewegung der Kanüle zum Eintauchen in das Probengefäß und in den Waschbehälter und auch zum Schwenken um eine Achse vorgesehen, um sie zwischen dem Probengefäß

i^rj und dem Waschbehälter zu bewegen. Solch eine rotierende und axiale Bewegung erfordert einen komplizierten mechanischen Antrieb, insbesondere, wenn diese Bewegungen mit einem sich schrittweise bewegenden Gefäßhalter synchronisiert sein sollen.

Außerdem ergibt sich hierbei eine vergleichsweise lange Transferzeit zwischen den aufeinanderfolgenden Entnahmevorgängen.

Gemäß der Erfindung ist das Probenahmegerät der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß

i^r> ein Waschbehälter in Form einer Speicherkammer mit dem Einlaß für die Waschflüssigkeit und entgegengesetzten oberen und unteren Auslässen vorgesehen ist, die sich durch den oberen Auslaß erstreckende Kanüle axial zwischen einer Waschstellung, in der ihr unteres

Jo Ende sich im Inneren der Speicherkammer befindet, und einer Entnahmestellung, in der ihr unteres Ende sich durch den unteren Auslaß bis in ein unterhalb dieses Auslasses befindendes Probengefäß ragt, hin und her bewegbar ist, die Kanüle ein Abdichtungsorgan trägt,

^Jf> um den oberen Auslaß in der Waschstellung und den unteren Auslaß in der Entnahmestellung der Kanüle zu verschließen-und daß unterhalb des unteren Auslasses eine unter Vakuum stehende Saugkammer ausgebildet ist, um das Auslassen der Waschflüssigkeit in ein

⁴ⁱ' Probengefäß zu verhindern.

Vorzugsweise ist das Abdichtungsorgan auf der Außenfläche der Kanüle unter Beibehaltung eines dichten Sitzes verschiebbar, damit die axialen Bewegungen der Kanüle zwischen der Wasch- und Entnahme-

^tr> stellung den axialen Abstand zwischen dem oberen und dem unteren Auslaß überschreiten können.

Die Bewegungen der Kanüle erfolgen auf diese Weise rein axial und daher sind sie viel einfacher auszuführen. Ferner lassen sich die Intervallzeiten zwischen den aufeinanderfolgenden Probenahmen verkürzen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch ein Probenahmegerät in der Waschstellung,

Fig. 2 einen gleichen Schnitt, jedoch in Entnahmestellung,

Fig.3 einen Schnitt durch ein etwas abgeändertes Gerät und

^b() Fig.4 eine schematische Darstellung einer vollständigen Probenahme-Apparatur.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Gerätekörper 1, z. B. aus Polymethylmetacrylat, mit einer inneren Speicherkammer 2 von zylindrischer Form, die am oberen Ende in einen reduzierten Auslaßschacht 3 übergeht und an dieser Übertrittsstelle eine Schulter 4 bildet. Der reduzierte Schacht 3 führt zum oberen Auslaß aus der Kammer 2. Oberhalb dieses Auslaßschachtes ist im

Körper 1 eine Bohrung ausgebildet, in der ein kleinkalibriges Hohirohr bzw. eine Kanüle 5 frei verschiebbar ist. Ein Abfluß- oder Überlaufrohr 6 steht mit dem Auslaßschacht 3 und ein Wassereinlauf 7 mit der Speicherkammer 2 in Verbindung. ',

Unten ist der Körper 1 durch eine Ringscheibe 8 abgeschlossen, die einen zentralen Durchgang 9 und eine ringförmige Saugkammer 10 aufweist. In diese Saugkammer führt eine Saugleitung 11. Eine Bodenplatte 12 begrenzt die Saugkammer nach unten. Durch ihre in Zentralöffnung 13 kann die Kanüle hindurchtreten, wie es Fig. 2 zeigt. Auf der Kanüle 5 sitzt ein O-Ring 14 verschiebbar.

Das dargestellte Probenahmegerät dient zur Verwendung mit einer Versuchsapparatur gemäß F i g. 4. Diese Apparatur umfaßt eine pcristaltische Pumpe 31 mit den Zufuhr- oder Saugleitungen 32,33 und 34, die zu einem Wasserreservoir 35, einer Leitung 11 und zur Kanüle 5 führen. Die entsprechenden Druckleitungen 36, 37 und 38 führen zum Wassereinlauf 7, einem Abfluß oder 2» Auslauf und zu einer Analyseanlage. Die Apparatur umfaßt ferner einen Probenträger 41 mit auf den Umfang gleichmäßig verteilten Probengefäßen 42. Der Probenträger bewegt sich dabei schrittweise um seine Achse in genauer Übereinstimmung mit den Abständen 2^r> der Gefäße 42. Ein Antrieb 43 koordiniert diese Bewegung mit der Hin- und Herbewegung der Kanüle 5 über einen Stab 44, der ebenfalls vom Antrieb 43 betätigt wird.

Im Einsatz sind der Gerätekörper 1, die Ringscheibe ο m und die Bodenplatte 12 über dem Probenträger 41 angeordnet, der die Gefäße 42 der Reihe nach in eine Stellung unterhalb des Gerätes bringt.

In der in F i g. 1 dargestellten Arbeitsstellung befindet sich der O-Ring 14 in Anschlag mit der Schulter 4, um r> den oberen Auslaß der Speicherkammer 2 abzudichten. Waschwasser wird mittels der peristaltischen Pumpe durch die Einlaufleitung 7 in die Speicherkammer eingespeist und ein Teil davon wird durch die Kanüle 5 durch die peristaltische Pumpe wieder abgezogen, 4u während das Überwasser durch den Durchgang 9 in die Saugkammer 10 fließt, von wo es durch die Pumpe über die Leitung 11 abgesaugt wird. Durch Aufrechterhaltung eines Vakuums in der Saugkammer 10 wird ein Austritt des Wassers durch die Zentralöffnung 13 der ti Bodenplatte 12 verhindert. Dabei wird eine gewisse Luftmenge durch diese öffnung in die Saugkammer gesaugt.

Bei dieser Arbeitsweise wird die Außenfläche der Kanüle 5 in einem gewissen Ausmaß im Flüssigkeits- "ό strom gewaschen. Wasser wird auch durch die Kanüle abgezogen und damit ihre Innenfläche gespült und die aufeinanderfolgenden Proben werden voneinander getrennt. Nach einer Waschperiode, während der das nächstfolgende Probengefäß in die Stellung unterhalb ^r>^r> der Zentralöffnung 13 der Bodenplatte in Stellung gebracht wird, wird die Kanüle durch den Stab 43, der sich synchron mit den Drehbewegungen des Gefäßträgers bewegt, aus der Stellung gemäß Fig. 1 in die der Fig.2 axial nach unten verschoben. Bei dieser w) Bewegung entfernt sich der O-Ring 14 zuerst von der Schulter 12, um den oberen Auslaß aus der Speicherkammer 2 zu öffnen und bewegt sich dann abwärts bis er an der unteren Schulter der Speicherkammer 2 an der Ringscheibe 8 zum Anschlag kommt und auf diese i>"> Weiseden Durchgang9 abschließt. Im allgemeinen wird die erforderliche Bewegungsstrecke der Kanüle etwas länger als die Höhe der Speicherkammer 2 sein und um dies auszugleichen ist die Kanüle gegenüber dem O-Ring 14 verschiebbar, so daß sie sich genügend weit durch die öffnung 13 und in das Probengefäß erstrecken kann. In dieser Stellung werden die Proben mittels der Pumpe durch die Kanüle abgesaugt. Das durch die Leitung 7 eingespeiste Wasser wird durch den oberen Auslaß aus der Speicherkammer 2 und nach außen durch die Überlaufleitung 6 abfließen. Diese Strömung wäscht die Speicherkammer aus, um sie so von Verunreinigungen der vorhergehenden Probe zu säubern.

Wenn die Probenahme eine ausreichend lange Zeitdauer erfolgt ist, wird die Kanüle 5 aufwärts bewegt, wobei sie den O-Ring 14 mitnimmt, um so den unteren Auslaß der Speicherkammer 2 zu öffnen und um darauf den oberen Auslaß wieder zu verschließen. Die zusätzliche Bewegung der Kanüle 5 wird dabei durch ihre Verschiebung gegenüber dem O-Ring 14 ermöglicht.

Diese Verschiebbarkeit der Kanüle 5 gegenüDer dem O-Ring 14 macht jegliche Notwendigkeit einer genauen Einstellung der Kanülenbewegung in bezug auf die Kammer 2 überflüssig und gewährleistet stets eine wirksame Abdichtung durch den O-Ring.

Wenn die Kanüle 5 auf ihrem Weg vom Probengefäß zum Innern der Speicherkammer die Saugkammer 10 durchquert, dann wird das an der Außenseite der Kanüle 5 anhaftende Probenmaterial während dieser Bewegung entfernt, wodurch der Waschprozeß beschleunigt und dadurch die Verzögerung zwischen aufeinanderfolgenden Probenahmen reduziert wird.

Es ist noch zu erwähnen, daß eine peristaltische Pumpe pulsierenden Druck und Vakuum auf die Leitungen 7 und 11 ausübt und folglich in der Waschstellung gemäß F i g. 1 sich im allgemeinen pulsierende Luftblasen innerhalb der Saugkammer 10 befinden, die dazu neigen, durch den Durchgang 9 in die Speicherkammer selbst einzudringen. Bei einer sorgfältigen Wahl der Waschstellung der Kanüle, kann sie so angeordnet werden, daß diese Blasen die Kanüle in der Tat erreichen und vom Strom in der Kanüle aufgenommen werden, so daß eine Reihe von Luftblasen in die Kanüle 5 während des Waschprozesses eintreten. Diese Luftblasen besorgen eine wirksame Spülung innerhalb der Kanüle durch Unterbrechung des Waschwasserstromes. Diese Spülwirkung setzt sich entlang der Leitung fort.

Bei Anwendung einer dargestellten Apparatur in der beschriebenen Weise wird eine klarere Trennung zwischen den Proben und den aufeinanderfolgenden Waschvorgängen erreicht und innerhalb der Kanüle und den anschließenden Leitungen ist ein klarerer Unterschied zwischen den folgenden Proben selbst vorhanden. Dies bedeutet, daß es leichter ist, zwischen den Ergebnissen der Tiefwerte und zwischen den folgenden Proben in einer normalen graphischen Darstellung der Ergebnisse eines kontinuierlichen Aufzeichners zu unterscheiden.

Es wurde festgestellt, daß beim Bewegen der Kanüle von der Entnahmestellung gemäß Fig. 2 in die Waschstellung gemäß Fig. 1 die Neigung besteht, eine übermaßige Luftmenge in den unteren Auslaß zu ziehen, weil durch das Gewicht des Wassers im mit dem Überlauf 6 in Verbindung stehenden Überlaufrohr 20 eine Siphonwirkung verursacht wird.

Es wurde auch gefunden, daß es eine optimale Länge für dieses Überlaufrohr gibt, mit dem das Gerät am leistungsfähigsten arbeitet, tin zu kurzes Rohr bewirkt

keinen genügenden Abzug, um die Neigung des Wassers, aus der Speicherkammer auszulaufen, wenn die Kanüle 5 mit ihrer Abwärtsbewegung beginnt, zu verhindern. Andererseits führt ein zu langes Rohr zu der vorerwähnten Siphonwirkung.

Demgemäß ist es vorteilhaft, ein flexibles Überlaufrohr 20 am Überlauf 6 anzuschließen, das von geeigneter Länge ist, um einen Abzug zur Aufrechterhaltung des Waschflüssigkeitsniveaus in der Speicherkammer vorzusehen. Fig. 3 zeigt ein solches Rohr 20, ι ο das zu einem Entlüftungseinsatzstück 21 führt, das ein aufstehendes offenes erweitertes Entlüftungsrohr 22 aufweist, um den Flüssigkeitsüberlauf durch das Entlüftungsrohr zu verhindern. Das Entlüftungseinsatzstück ist zum Anschluß einer Absaug- oder Ablauflei- r> tung 23 von gewünschter Länge ausgebildet.

Dieses Entlüftungseinsatzstück 21 verhindert eine weitere Siphonwirkung und auf diese Weise besteht keine Beschränkung auf eine bestimmte zu benutzende Länge des Abflußrohres 23.

Wegen des Fehlens einer Siphonwirkung wird weiterhin nur wenig oder gar keine Luft in die Speicherkammer bei der Aufwätsbewegung der Kanüle gezogen. Dies gewährleistet eine virtuell volle Speicherkammer.

F i g. 3 zeigt auch einen konischen Sitz 24 anstelle der Schulter 4 zwischen der Speicherkammer 2 und dem Auslaßschacht 3, um die Abdichtung durch den O-Ring 14 zu verbessern. Ein ähnlicher Konus kann natürlich auch am unteren Auslaß ausgebildet sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Probenahmegerät mit einem kleinkalibrigen Hohlrohr bzw. einer Kanüle zur Aufnahme der Proben, die am einen Ende mit Saugzug beaufschlagt ist und mit ihrem anderen Ende abwechselnd in ein Probengefäß und in einen mit Wasser oder einem Reinigungsmittel gefüllten Waschbehälter, der einen Einlaß für die Waschflüssigkeit aufweist, eintaucht, um so abwechselnd die Proben und das Reinigungsmittel durch die Kanäle abzuführen, dadurch gekennzeichnet, daß der Waschbehälter die Form einer Speicherkammer (2) mit dem Einlaß (7) für die Waschflüssigkeit und entgegengesetzten oberen und unteren Auslässen aufweist, die sich durch den oberen Auslaß erstreckende Kanüle (5) axial zwischen einer Waschstellung, in der ihr unteres Ende sich im Inneren der Speicherkammer (2) befindet, und einer Entnahmestellung, in der ihr unteres Ende sich durch den unteren Auslaß bis in ein unterhalb dieses Auslasses befindendes Probengefäß (42) ragt, hin und her bewegbar ist, die Kanüle (5) ein Abdichtungsorgan trägt, um den oberen Auslaß in der Waschstellung und den unteren Auslaß in der Entnahmestellung der Kanüle zu verschließen und daß unterhalb des unteren Auslasses eine unter Vakuum stehende Saugkammer (10) ausgebildet ist, um das Auslaufen der Waschflüssigkeit in ein Probengefäß zu verhindern.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtungsorgan dicht auf der Außenfläche der Kanüle (5) sitzend verschiebbar ist.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Abdichtungsorgan aus einem O-Ring (14) besteht.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einer der Auslässe einen konischen Sitz (24) für das Abdichtungsorgan aufweist.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Auslaß ein Überlaufrohr (20) mit einem Entlüftungs-Einsatzstück (21) zur Verhinderung einer Siphonwirkung vorgesehen ist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlauf rohr (20) flexibel ist.

7. Gerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Überlaufrohr (20) eine Länge aufweist, die ausreicht für einen Abzug zur Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsspiegels in der Speicherkammer (2).

8. Gerät nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Entlüftungs-Einsatzstück (21) mit einem hochstehenden Entlüftungsrohr (22), das einen Überlauf verhindert, und mit einem Anschluß für einen Abfluß versehen ist.